Mais e azoto: sostenibilità e tecnologia satellitare

L'azoto è un elemento fondamentale nella coltivazione del mais, contribuendo dal 20% al 30% alla resa e incidendo dal 10% al 12% sul costo di produzione, con un'efficienza stimata a livello europeo solo del 33%. L'obiettivo del lavoro di tesi è di utilizzare l'agricoltura di precisione per rendere più efficiente la concimazione azotata, sfruttando la tecnologia presente nelle aziende agricole per renderle più sostenibili, sia economicamente che da un punto di vista ambientale. Nel Progetto si è sviluppato un modello per la stima dell'azoto asportato dal mais (N uptake) durante la stagione di crescita, integrando dati di riflettanza ottenuti da sensori multispettrali installati sul satellite Sentinel2, per definire la dose di concimazione azotata sito specifica da distribuire in copertura.

Il modello è stato sviluppato a partire dall'elaborazione di dati raccolti in campo all'interno del Progetto ConSensi, in due appezzamenti distinti di due aziende agricole della provincia di Milano, gestite seguendo tecniche agronomiche convenzionali. Durante la stagione colturale, sono state monitorate le variabili biometriche e produttive, tra cui la sostanza secca epigea (Agb) e la sua distribuzione tra foglie e culmi, l'altezza della coltura, lo stadio fenologico, l'Indice di superficie fogliare (Lai) e la concentrazione di azoto totale nei tessuti vegetali.

Per lo sviluppo del modello si sono analizzati i dati di campo osservando la presenza di una relazione tra l'azoto asportato dalla coltura e l'indice di area fogliare. I risultati ottenuti tramite l'applicazione della relazione hanno mostrato una capacità di stima migliore se la relazione viene applicata alla stima di azoto asportato dalle sole foglie. Per la stima dell'azoto complessivo asportato della coltura è stato calcolato e verificato l'uso di un coefficiente di ripartizione dell'azoto asportato dalle foglie. Tale coefficiente deriva dal rapporto tra l'azoto asportato dalle foglie e l'asportazione totale in diverse fasi dello sviluppo della coltura, mostrando di rimanere stabile nel tempo e in condizioni variabili di crescita e sviluppo della coltura.

Tramite l'indice vegetazionale (Ndre) derivato da immagini satellitari è stato possibile stimare il Lai, che essendo correlato alla quantità di azoto presente nelle foglie e nei culmi fornisce l'informazione di interesse agronomico, cioè l'asportazione di azoto della coltura. Questo approccio permette all'agricoltore di determinare la dose di azoto da applicare, basandosi sulla risposta colturale alla variabilità spaziale e temporale della stagione. In questo modo, è possibile calibrare la dose tecnica ottimale (Dto) per massimizzare la resa e la dose economica ottimale (Deo) per ottimizzare la redditività economica della coltura.

Mappa della variabilità spaziale derivata da satellite tramite indice Ndre (sopra); mappa della variabilità dell'azoto asportato allo stadio di 8 foglie (sotto)

(Fonte: Marco Rimoldi)

Tale strategia migliora l'efficienza nell'uso dell'azoto, riducendo fenomeni di lisciviazione e volatilizzazione, limitando così l'inquinamento delle falde acquifere e delle emissioni atmosferiche, e contribuendo a un bilancio aziendale più sostenibile e a un impatto ambientale ridotto.

Nel modello sviluppato, la stima di azoto asportato mostra un errore di stima inferiore alle 15 unità. Considerando che l'N assorbito al momento della fertilizzazione azotata in copertura (stadio 7-9 foglie) è stata da 110 a 130 chilogrammi di azoto per ettaro, l'errore relativo della predizione è del 10%. Sull'intero ciclo della coltura la stima di N asportato invece mostra un errore di stima intorno alle 20 unità. Considerando che l'N assorbito nell'intero ciclo è stato da 200 a 270 chilogrammi di azoto per ettaro, l'errore relativo della predizione scende tra il 7% e il 10%.
Tale risultato è da considerarsi molto buono in ambito agricolo, in cui tante variabili del sistema colturale sono di non facile previsione, di non facile misura e non facilmente modificabili.

Tabella riassuntiva dell'azoto asportato nelle due aziende

(Fonte: Marco Rimoldi)

È possibile sfruttare il modello elaborato nel breve e lungo periodo. Nel breve periodo per la decisione della quantità di azoto da distribuire in copertura in relazione alla variabilità presentata dalla coltura relativa all'annata in corso, soprattutto con primavere poco stabili come gli ultimi anni o per una più precisa fertirrigazione. Nel lungo periodo per creare report utili alla gestione a lungo termine della variabilità spaziale aziendale (mappatura di aree omogenee), per rappresentare lo stato di utilizzo dell'azoto (gestione agronomica di precisione) e per valutare la sostenibilità ambientale dell'impresa agricola (obiettivo della filiera).

A livello regionale, il modello si rivela particolarmente utile per la gestione della Direttiva Nitrati, consentendo di analizzare la sostenibilità ambientale dell'azoto di origine zootecnica e di ottimizzare la distribuzione territoriale di fertilizzanti. In particolare, la distribuzione a rateo variabile di liquame può essere regolata in base all'azoto asportato dalla coltura, migliorando l'efficienza e riducendo l'impatto ambientale. Inoltre, il modello risponde agli obiettivi della Politica Agricola Comune e del Green Deal europeo per l'impiego dei fertilizzanti in conformità con la Direttiva Nitrati e la riduzione dell'utilizzo dei fertilizzanti di sintesi, favorendo l'adozione di tecnologie digitali (Dss) sostenute dalle politiche di digitalizzazione previste dalla Pac.

Marco Rimoldi, categoria "Nutrizione delle piante"

(Fonte: Marco Rimoldi)

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A cura di  Marco Rimoldi

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